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收拾相册的时候，小编看到了这张图片，曾经在网上风靡一时的zi弹击穿物体的瞬间。小编在心里不禁有了点点疑问，这鸡蛋吃了他不香么？这么无聊有科学意义的事情之前有人干过么？

图源：baidu.com

DY个疑问呢，小编琢磨琢磨自己就解决了，我觉得香，真香，配上西红柿就更香了。

至于第二个问题，在1878年的时候，英国摄影师E. Muybridge干过了：他用12台双镜头相机对骑手骑马奔跑的瞬间进行了拍摄，拍摄到马四腿离地的瞬间，这是zui早记录的超快成像（撒费苦心，终于引出正题了）。

图源：baidu.com

在2014年之前，世界已经有很多超快成像或者成谱的技术，比如高速摄像机或者泵浦探测技术。但是这两种方法总归是有那么点局限性。高速摄像机受限于硬件本身所以ZG只能到10⁷帧；泵浦探测技术需要研究对象具有可重复性且该技术只能用于成谱测量，无法进行成像测量。

图源：baidu.com

那么是否有这样技术，既能够突破现在的超快成像的硬件极限，又能够测量单次现象？

2014年，一篇题目叫Single-shotcompressed ultrafast photography at one hundred billion frames per second 的文章横空出世^[1]，发表在nature主刊上。该文章介绍了通过图像压缩技术结合条纹相机的方法，将以往的10⁷帧的超快成像极限提高至10¹¹帧，极大地提高了超快成像的时间分辨极限，该技术名为：compressed ultrafast photography (压缩超快成像，简称CUP)。CUP技术分两步：图像采集以及图像解析。物体的图像通过光学系统入射至digital micromirror device(DMD)进行编码，再由条纹相机接收，图像结果具有(x,y,t)三维信息。三维信息再由算法解析出来，便得到ZH的结果：

CUP技术的原理图

可能大家对10⁷帧以及10¹¹帧的概念不是很了解，但是大家都知道光速是3*10⁸米/秒。因此在10⁷帧的尺度下，每帧只能拍到光前进30米；而10¹¹帧的尺度下，每帧可以拍到光前进3毫米。可以说，在10¹¹帧的尺度下，我们实现了对光的捕捉，能够清晰地观察光在传播中发生的物理变化：

光的折射

光的反射

光在不同介质的传播

压缩超快成像的发展

在浩瀚的宇宙中，很多物理现象是超快瞬间并且不可重复的，比如：超新星的引力坍塌、光学畸形波等。这些现象基本上是在ps量级地时间尺度下发生并且结束，在之前的研究中，可以通过示波器等方式，观测光谱信息，但是无法成像。如果这些现象可以在10¹¹甚至更高的帧数下被观测到其瞬间的物理信息(时间、空间、强度、波长四个维度)，那么这些现象原理的研究就可以获得更多依据。CUP技术的发展为此提供了可能。

光学畸形波的时间-光谱信息^[2]

CUP技术自从2014年由汪立宏教授团队提出以后，经过数年的发展，现在已经有了不小的进展。2019年，华东师范大学的张诗按教授团队提出了hyperspectrally compressed ultrafast photography(高光谱压缩成像，简称HCUP)，在光路以及算法中引入高光谱的元素，得到了1.72nm波长分辨率的快速光谱以及图像信息^[3]。将CUP技术扩展到了时间、空间、强度、光谱四维信息，使得CUP技术的应用更加广泛。

华东师范大学的HCUP系统

2020年，汪立宏教授团队再次重磅来袭，ZX的CUP技术已经通过硬件以及算法的改进，可以实现70*10¹²的帧数，相较最初的系统，提高了700倍^[4]！在70万亿帧的尺度下，我们能看到什么呢？我们可以看到光每帧只前进4.3微米。细胞的平均直径约为10-20微米，我们可以观察光在细胞中的传播变化。

相较于CUP，ZX的技术可以实现70万亿的帧数，同时还能采集光谱信息

超快压缩成像用滨松条纹相机

压缩超快成像之所以可以记录如此快速的瞬间，除了非常强大以及创新的压缩图像技术以外，也与超快成像的硬件系统密不可分，而这个硬件系统的核心，便是条纹相机。无论是2014年的nature还是2019年和2020年的ZX进展文章中，CUP技术的硬件均采用了滨松的条纹相机。

在2014年的CUP文章以及2019年HCUP文章中，系统均使用了C7700型号的条纹相机(现在已经升级至型号C13410，后续均用C13410)。C13410型条纹相机，又称高动态范围条纹相机，以其非常大的光阴极面尺寸，非常适合用于高动态范围需求的应用以及成像应用。

C13410产品图

为啥非得是滨松的条纹相机？

①10000：1的动态范围

C13410在单次测量时动态范围可以达到10000：1，是市面上条纹相机产品具有的zui高的动态范围；

②7.0mm*17.48mm的光阴极面

较其他型号条纹相机的光阴极面都大，其光阴极面足够用于CUP系统的二维成像；

③5ps时间分辨率&10ms的扫描窗口

C13410的5ps时间分辨率以及长达10ms的扫描时间窗口，可以为CUP系统带来超快成像的可能。

在2020年发表的70万亿帧数的TCUP系统中，汪立宏教授团队使用了C6138型条纹相机(即FESCA-200)，该型号的条纹相机可以做到200fs的时间分辨率，显著提高了CUP技术的成像帧数。

滨松条纹相机升级了

现在滨松已经推出了FESCA-200的升级款：FESCA-100(C11853-01)，该型号条纹相机可以将时间分辨率优化至100fs，相信该款设备可以在CUP技术以及其他超快成像领域带来更多突破的可能性。

是福利，没错了！

感谢各位对滨松条纹相机的关注，为了使大家更加了解以及使用条纹相机，小编把条纹相机的成像原理放在下面，需要自取。

图一

被测光通过狭缝，在条纹管的光阴极面上形成狭缝图像。此时，入射的四个光脉冲分别在时间、空间以及强度上略有变化。四个光脉冲入射至光阴极面上，依次转换成与光强度成正比的电子束，再通过加速电极，轰击条纹管末端的荧光屏。

图二

当电子束通过加速电极后，在与入射光同步时序的情况下向扫描电极施加高压（图二）。这将启动扫描电极的高速扫描（电子从上到下扫描）。在高速扫描过程中，到达时间略有不同的电子束在垂直方向上偏转的角度略有不同，并进入MCP（微通道板）。当电子通过MCP时，它们会倍增数千次，然后撞击到荧光屏上，然后再次转换为光。

在荧光屏上，zui早的光脉冲相对应的荧光图像在最上方，其他图像从上到下依次排列，将时间的分辨通过垂直坐标的位置不同来区分。同时，荧光屏的亮度会与入射光强度成正比，荧光屏水平方向上的位置对应于入射光的水平位置。至此，四个光脉冲的时间、强度以及空间信息均得到测量和显示。

参考文献

[1] Gao, L., Liang, J., Li, C. et al. Single-shot compressed ultrafast photography at one hundred billion frames per second. Nature 516, 74–77 (2014). 

[2] Solli, D., Ropers, C., Koonath, P. et al. Optical rogue waves. Nature 450, 1054–1057 (2007).

[3] Yang, Chengshuai , et al. "Hyperspectrally Compressed Ultrafast Photography." Physical Review Letters 124.2(2020).

[4] Wang, P., Liang, J. & Wang, L. Single-shot ultrafast imaging attaining 70 trillion frames per second. Nat Commun 11, 2091 (2020).

DG5000集任意波形发生器、脉冲发生器、IQ基带源/中频源、跳频源、码型发生器、函数发生器6大功能于一身；采用DDS直接数字频率合成技术，可生成稳定、精确、纯净和低失真的输出信号；人性化的界面设计和键盘布局，给用户带来非凡体验；丰富的标准配置接口，可轻松实现仪器远程控制，为用户提供更多解决方案。该系列包括单、双通道型号，两通道的功能完全对等，通道间相位精确可调。

普源信号发生器DG5000采用DDS直接数字合成技术，可生成稳定、精确、纯净和低失真的输出信号，人性化的界面设计和键盘布局，给用户带来非凡体验，丰富的标准配置接口，可轻松实现仪器远程控制，为用户提供更多解决方案。

一、普源信号发生器DG5000主要特色：

· 4.3英寸16M真彩TFT液晶显示屏

· 350 MHz、250MHz、100MHz或70 MHz四种正弦Z大输出频率，1 GSa/s采样率，14 bits 分辨率

· 提供单通道、双通道型号，双通道型号支持频率耦合与相位耦合

· 支持16通道数据+2通道时钟的数字逻辑输出(选件)，配合模拟通道重现更多现实混合信号

· 支持具有在线配置功能的外部功率放大模块(选件)

· 支持跳频信号输出(选件)，高达80 ns间隔的跳频速度，跳频图案任意编辑

· 14种准波形函数：正弦波、方波、锯齿波、脉冲波、噪声、Sinc、指数上升、指数下降、心电图、高斯、半正矢、洛仑兹、双音频和DC电压

· 脉冲信号的上升/下降沿可单独调节

· 可编辑512 kpts的任意波形，支持长达128 Mpts的任意波输出

· 支持AM、FM、PM、ASK、FSK、PSK和PWM调制

· 支持自定义IQ矢量信号调制，IQ基带/中频信号输出

· 支持频率扫描和脉冲串输出

· 丰富的输入/输出：波形输出，同步信号输出，调制源输入，10 MHz时钟源输入/输出，触发输入/输出

· 存储和调用波形数据和仪器状态，支持多种文件类型，标配1 GBytes闪存

· 丰富的标准配置接口：双USB Host，USB Device，LAN和GPIB(IEEE-488.2)

· 可与支持USB-TMC的RIGOL示波器无缝互联，读取并重现示波器中的波形

· 支持FAT文件格式的U盘存储

· 支持PictBridge打印机

· 提供防盗锁孔

· 支持10/100M以太网，使用户通过Web远程控制仪器

· 符合LXI-C类仪器标准(1.2版本)

· 提供中英文内置帮助和输入法 · 配置功能强大的PC上位机波形编辑软件

二、普源信号发生器DG5000型号及主要指标：

安泰测试作为普源一级dai理商，为客户提供普源示波器、频谱分析仪、信号发生器、电源等电测仪器的选型、销售、维修和培训等一站式服务。如您在选型或者使用过程中有任何问题，欢迎咨询安泰测试，安泰测试提供免费样机演示服务。

时间分辨光谱是指一种能观察物理和化学的瞬态过程并能分辨其时间的光谱。条纹相机技术是一种同时具备高时间分辨（皮秒）与高空间分辨（微米）的瞬态光学过程测量手段，常用于超快系统的脉冲持续时间测量。

TIMART 系列条纹相机卓立汉光Z新推出的面向普通科研市场的通用型条纹相机。

该系列条纹相机采用进口国际先进的同步条纹变像管以及GX像增强器作为核心，集成我们科研人员自主研发的快速扫描控制模块， 在具备皮秒时间分辨的同时，可实现200nm到850nm光谱范围高灵敏响应，并可同时具备单次和同步扫描功能；同步扫描可实现高达300MHz同步测量，从而让条纹相机真正实现了通用化，打破国内垄断，走进普通实验室！

应用方向：

● 超快化学发光

● 超快物理发光

● 超快放电过程

● 超快闪烁体发光

● 时间分辨荧光光谱，荧光寿命

● 半导体材料时间分辨PL谱

● 太阳能电池材料时间分辨PL谱

● 瞬态吸收谱，时间分辨拉曼光谱测量

● 光通讯，量子器件的响应测量

● 自由电子激光，超短激光技术

● 等离子体发光，辐射

● 汤姆逊散射，激光雷达

线下交流会日程：

打破垄断，让条纹相机技术走进大众实验室，助力科研人员实现超快梦想，10月25日我们与您相约，共同探讨超快时间分辨光谱技术及应用，满满干货，机会难得，不见不散！

主题：超快时间分辨光谱研讨会

地点：中科院半导体研究所3号科研楼320会议室

时间：2019年10月25日上午9:30-11:30

报名方式：

▶扫码▶报名

全共线多功能超快光谱仪BIGFOOT

     MONSTR Sense Technologies是由密歇根大学研究人员成立的科研设备制造公司。该公司致力于研发为半导体研究应用而优化的超快光谱仪和显微镜，突破性的技术可将光学器件和射频电子器件耦合在一起，以稳健的方式测量具有干涉精度的光学信号，真正实现一套设备、一束激光、多种功能。

图1. 全共线多功能超快光谱仪BIGFOOT

       全共线多功能超快光谱仪BIGFOOT不仅兼具共振和非共振超快光谱探测，还可以兼容瞬态吸收光谱（Transient absorption (TAS)）、相干拉曼光谱(Coherent Raman Spectroscopy (CRS))、多维相干光谱探测(Multidimensional Coherent Spectroscopy (MDCS))。开创性的全共线光路设计，使其可以与该公司研发的高精度激光扫描显微镜（NESSIE）联用，实现超高分辨超快光谱显微成像。全共线多功能超快光谱仪的开发也充分考虑了用户的使用体验，系统软件可自动调控参数，光路自动对齐、无需校正等特点都使得它简单易用。

全共线多功能超快光谱仪BIGFOOT主要技术参数：

高精度激光扫描显微镜NESSIE

      MONSTR Sense Technologies的高精度激光扫描显微镜NESSIE可用入射激光快速扫描样品，在几秒钟内就能获得高光谱图像。该设备可适配不同高度的样品台和低温光学恒温器，物镜高度最多可变化5英寸，大样品尺寸同样适用。NESSIE显微镜是具有独立功能，可以与几乎任何基于激光测量与高分辨率成像的设备集成在一起，也非常适合与该公司研发的全共线多功能超快光谱仪集成。

图2. 高精度激光扫描显微镜NESSIE

       高精度激光扫描显微镜-NESSIE的输入信号为单个激光光束，输出信号为样品探测点收集的单个反向传播光束，这样的光路设计确保了反传播信号在扫描图像时不会相对于输入光束漂移，因而非常适用于激光的实验中的成像显微镜系统。

图3. 使用NESSIE在室温下测量的GaAs量子阱的图像。a） 用相机测量的白光图像。b） 用调谐到GaAs带隙的80MHz激光器（5mW激光输出）进行激光扫描线性反射率测量。c） 同时测量的激光扫描四波混频图像揭示了影响GaAs层的亚表面缺陷

BIGFOOT+NESSIE应用案例：

1. 高精度激光扫描显微镜用于材料表征

      美国密歇根大学课题组通过使用基于非线性四波混频（FWM）技术的多维相干光谱MDCS测量先进材料的非线性响应，利用激子退相和激子寿命来评估先进材料的质量。课题组使用通过化学气相沉积生长的WSe2单分子层作为一个典型的例子来证明这些功能。研究表明，提取材料参数，如FWM强度、去相时间、激发态寿命和暗/局部态分布，比目前普遍的技术，包括白光显微镜和线性微反射光谱学，可以更准确地评估样品的质量。在室温下实时使用超快非线性成像具有对先进材料和其他材料的快速原位样品表征的潜力。

图4.  (a)通过拟合时域单指数衰减得到的样本的去相时间图，在图(a)中用三角形标记的选定样本点处的FWM振幅去相曲线

【参考】Eric Martin, et al; Rapid multiplex ultrafast nonlinear microscopy for material characterization. Optics Express 30, 45008 (2022).

2.二维材料中激子相互作用和耦合的成像研究

      过渡金属二卤代化合物（TMDs）是量子信息科学和相关器件领域非常有潜力的材料。在TMD单分子层中，去相时间和非均匀性是任何量子信息应用的关键参数。在TMD异质结构中，耦合强度和层间激子寿命也是值得关注的参数。通常，TMD材料研究中的许多演示只能在样本上的特定点实现，这对应用的可拓展性提出了挑战。美国密歇根大学课题组使用了多维相干成像光谱（Multi-dimensional coherent spectroscopy, 简称MDCS），阐明了MoSe2单分子层的基础物理性质——包括去相、不均匀性和应变，并确定了量子信息的应用前景。此外，课题组将同样的技术应用于MoSe2/WSe2异质结构研究。尽管存在显著的应变和电介质环境变化，但相干和非相干耦合和层间激子寿命在整个样品中大多是稳健的。

图5. （a）hBN封装的MoSe2/WSe2异质结构的白光图像。（b）MoSe2/WSe2异质结构在图（a）中的标记的三个不同样本点处的低功率低温MDCS光谱。（c）图（b）中所示的四个峰值的FWM(Four-Wave Mixing)四波混频积分图。（d）MoSe2/WSe2异质结构上的MoSe2共振能量图。（e）MoSe2/WSe2异质结构的WSe2共振能量图。（f）所有采样点的MoSe2共振能量与WSe2共振能量

【参考】Eric Martin, et al; Imaging dynamic exciton interactions and coupling in transition metal dichalcogenides, J. Chem. Phys. 156, 214704 (2022)

3. 掺杂MoSe2单层中吸引和排斥极化子的量子动力学研究

      当可移动的杂质被引入并耦合到费米海时，就形成了被称为费米极化子的新准粒子。费米极化子问题有两个有趣但截然不同的机制： (i)吸引极化子（AP）分支与配对现象有关，跨越从BCS超流到分子的玻色-爱因斯坦凝聚；（ii）排斥分支（RP），这是斯通纳流动铁磁性的物理基础。二维系统中的费米极化子的研究中，许多关于其性质的问题和争论仍然存在。黄迪教授课题组使用了Monstr Sense公司的全共线多功能超快光谱仪BIGFOOT研究了掺杂的MoSe2单分子层。课题组发现观测到的AP-RP能量分裂和吸引极化子的量子动力学与极化子理论的预测一致。随着掺杂密度的增加，吸引极化子的量子退相保持不变，表明准粒子稳定，而排斥极化子的退相率几乎呈二次增长。费米极化子的动力学对于理解导致其形成的成对和磁不稳定性至关重要。

图6. 单层MoSe2在不同栅极电压下的单量子重相位振幅谱

【参考】Di HUANG, et al; Quantum Dynamics of Attractive and Repulsive Polarons in a Doped MoSe2 Monolayer, PHYSICAL REVIEW X 13, 011029 (2023)

荧光检测器采样速度一般有多快？

ZX的硬件和软件开发，让研究人员能够以前所未有的采集速度和时间分辨率可视化细胞或组织中的动态过程

       2020年9月15号，德国.柏林——对组织或细胞中的动态过程进行成像需要快速、可靠和定量的方法。PicoQuant公司的科学家和工程师们开发了一种rapidFLIMHiRes技术，它可以以高达15 fps的速度对样品进行荧光寿命成像（FLIM），同时保持高达10 ps的时间分辨率。借助rapidFLIMHiRes技术，用户在研究诸如蛋白质相互作用、FRET动力学、离子通量甚至快速移动的物种等快速过程时，即可获得快速的数据采集又可以获得较高的时间分辨率。

      rapidFLIMHiRes方法利用了PicoQuant最近推出的一系列硬件功能，这些硬件克服了基于传统时间相关单光子计数（TCSPC）FLIM的局限性：即能够处理约78 Mcps计数率的混合光电倍增检测器PMA Hybrid系列，具有4个并行检测通道的MultiHarp 150 4P TCSPC模块，其死时间短至650 ps，时间分辨率低至10 ps。此外，SymPhoTime数据采集和分析软件也已经进行了更新，其中包括内存管理和处理时间的改进以及校正算法，从而减少由于极高的计数率和检测器脉冲堆积造成的失真而导致的衰减曲线失真。SymPhoTime 64软件将所有光子计时信息的原始数据都以TTTR文件格式进行存储，因此不会丢失任何数据信息，而且总是可以通过一系列商业和开源工具进行分析。

      rapidFLIMHiRes所需的所有组件都可以单独购买；也可以作为由PicoQuant提供，用于Nikon, Olympus, Scientifica, 或 Zeiss 激光扫描显微镜升级套件（LSM Upgrade Kit）的一部分；也可以作为PicoQuant的MicroTime 200共聚焦时间分辨显微镜平台的特殊配置。

染有钙离子荧光探针Oregon-Green-Bapta-1的细胞图片

使用rapidFLIMHiRes，可以在短时间内定量观察到图片中所示细胞中钙离子浓度的升高

超分辨高精度显微镜3D成像模块

光学显微镜凭借其非接触、无损伤等优点，成为生物学家研究细胞功能结构、蛋白网络结构、DNA等遗传物质、细胞器以及膜结构等应用必不可少的工具，然而衍射极限的存在，使得人们无法清晰地观察到横向尺寸小于200nm、轴向尺寸小于500nm的细胞结构。二十一世纪初期，具有纳米尺度分辨率的超分辨光学显微成像技术的出现，使得研究人员可以在更高的分辨率水平进行生物研究。在超分辨显微技术飞速发展的同时，现有成像技术的缺陷也日益显现，例如成像分辨率和成像时间不可兼得；对透镜制造技术提出了一定要求的同时，也限制了观测的视野；日益复杂的设备使得操作和维护也越来越困难等。

为解决上述问题,美国Double Helix Optics公司提出了纳米级分辨率成像的新概念-“SPINDLE”，不仅突破了衍射极限，还可以实现三维成像，可捕捉到小至横向尺寸10 nm、轴向尺寸15 nm的细节。在该技术中，SPINDLE模块被安装在显微镜和ccd或相机之间，无需改变现有成像系统设置。基于特殊设计的相位掩模版，从工程化点扩散函数 (E-PSF)出发，使用螺旋相位掩模板来控制景深、发射波长和精度，结合3DTRAX软件对3D图像进行重建和分析，可在不需要扫描的条件下即时捕获 3D 信息，得到无与伦比的深度和精度3D图像，横向精度可达20nm, 轴向精度可达25nm，成像深度可达20um。当与其他工具和技术，包括STORM、PALM、SOFI、光片显微、宽场、宽场显微、TIRF、FRET等一起使用时，可释放巨大的潜力，适用于活细胞、固定细胞和全细胞成像、单分子、粒子跟踪和粒子计数等应用。

图1：SPINDLE2双通道显微镜模块，用于同时多色、多深度3D成像

SPINDLE2可以被很容易地安装到现有显微镜和CCD或相机之间，内置旁路模式可轻松返回到非3D光路，是实现单发超分辨和3D宽场成像的理想解决方案。

图2：非洲绿猴肾细胞的3D 图像，微管和肌动蛋白分别标记，两种颜色同时成像

在SPINDLE模块中，最核心的是经过特殊设计的相位掩模板，其尺寸和设计需和光学系统和成像条件相匹配。这些相位掩模板将单一物体发出的光分裂成两个独立的旋转的光瓣，类似于双螺旋。两瓣的中点对应物体发光源的横向位置，两瓣的夹角对应发光源的轴向位置。由于旋转180°时光斑可以保持聚焦，因此可以高精度地获取发光“点”的深度信息。收集的数据由许多这些在不同方向上与物体横向和轴向位置相对应的分离良好的点组成。经过对这些详细的目标点数据集处理和图像重建创建，即可得到超高分辨率原始物体清晰的三维结构。

图3：工程化相位掩模板通过每帧成像更大的体积来节省时间和存储空间，并降低感光度

丰富多样的相位掩模板库，包括双螺旋，单螺旋，EDOF，四足，和多色设计以提供大的控制和灵活性。用户可依据深度范围、波长和其他光学参数选择合适的相位掩模版以满足的深度-精度平衡。

3DTRAX® 软件用于计算每个粒子的z位置，运行专有算法以自动进行3D定位，以‹20 nm的深度和分辨率渲染高精度3D图像，用于单分子定位和跟踪。对漂移进行自动校正并生成直观的绘图，同时保持高数据质量。

图4：3DTRAX®是非常易于使用的斐济插件

使用适用于 Windows、MacOS 和 Linux 的库集成到您的工作流程或 OEM 仪器中，以 ThunderSTORM 或双螺旋文件格式保存图像并导出文件以供进一步分析，专有的反卷积算法可以在不损失精度的情况下重建全细胞图像。

图5：从左到右：非洲绿猴肾细胞的细胞骨架，小鼠胚胎成纤维细胞中的微管，小鼠胚胎成纤维细胞细胞核中的复制DNA的3D超分辨图像

超分辨显微镜3D成像模块应用

超分辨显微成像和3D粒子跟踪技术为生物学和生物医学研究、药物发现、材料科学研究和工业检测打开了一个充满可能性的新世界。双螺旋工程技术具有高达传统显微镜30倍的成像深度，其为超分辨成像带来了精度-深度平衡。在3D粒子追踪应用中，双螺旋工程带来的扩展的深度可以实现更长粒子轨迹的捕获。

在生命科学领域，双螺旋光工程正在从癌症和免疫学到传染病和神经科学的生命科学的突破。研究人员通过使用SPINDLE模块发现了新的细胞结构和亚细胞的相互作用。研究神经退行性疾病的科学家们能够看到以前从未见过的压力颗粒核3D图像。同样，研究免疫学的研究人员已经能够重建整个T细胞。

在药物开发领域，研究人员已经可以看到和跟踪药物化合物的真正工作原理，而不是简单地模拟新的化合物。双螺旋光工程实现了在成像和单粒子跟踪(SPT)领域的新突破，随着追踪分子的能力跨越更大的景深（高达20um），双螺旋可以记录比以往任何时候更长的轨迹，使得识别先导化合物和加快药物发现变得更加容易。

在材料科学领域，借助3D纳米成像和粒子跟踪技术，无论是金属、半导体、陶瓷、聚合物还是纳米材料研究，双螺旋技术都可以让您看到材料的结构、流动性等性能。精密成像与深度扩展相结合，让你对粒子动力学有了新的认识。有了更多的数据，就可以更好地预测材料在任何给定应用领域中的性能。

在工业检测领域，双螺旋工程可实现纳米尺度的三维检查。现在你可以在从微芯片到像素级的产品中发现微小的缺陷和其他功能缺陷。纳米级精度的检测，可以提高质量控制，节省时间，降低成本，提高产量和跟踪质量。

引文：[1]金录嘉, 何洋, 瞿璐茜,等. 新型超分辨显微技术的研究进展[J]. 光电产品与资讯, 2018, 9(3).

如您对SPINDLE感兴趣，请随时与我们联系！

关于昊量光电： 

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上海昊量光电设备有限公司致力于引进国外先进性与创新性的光电技术与可靠产品！与来自美国、欧洲、日本等众多知名光电产品制造商建立了紧密的合作关系。其代理品牌均处于相关领域的发展前沿，产品包括各类激光器、光电调制器、光学测量设备、精密光学元件等，所涉足的领域涵盖了材料加工、光通讯、生物医疗、科学研究、国防及前沿的细分市场比如为量子光学、生物显微、物联传感、精密加工、先进激光制造等。

我们的技术支持团队可以为国内前沿科研与工业领域提供完整的设备安装，培训，硬件开发，软件开发，系统集成等优质服务，助力中国智造与中国创造! 为客户提供适合的产品和提供完善的服务是我们始终秉承的理念！

相关文献：

(1)Anastasiia Misiura, et. al., “Single-Molecule Dynamics Reflect IgG Conformational Changes Associated with Ion-Exchange Chromatography,” Analytical Chem., 2021

(2)Laura Hoppe Alvarez, et. al., “Controlling microgel deformation via deposition method and surface functionalization of solid supports,”

Phys. Chem. Chem. Phys., 2021,23, 4927-4934

(3)Xilin Yang, et. al., “Deep-Learning-Based Virtual Refocusing of Images Using an Engineered Point-Spread Function,” ACS Photonics, 8, 7, 2174–2182, June 2021

(4)Anish R. Roy, et. al., “Exploring cell surface-nanopillar interactions with 3D super-resolution microscopy,” BioRxiv, June 2021S. Li, J. Wu, H. Li, D. Lin, B. Yu, and J. Qu, “Rapid 3D image scanning microscopy with multi-spot excitation and double-helix point spread function detection,” Optics Express, vol. 26, no. 18, p. 23585, 2018.

您可以通过昊量光电的官方网站了解更多的产品信息，或直接来电咨询4006-888-532。

全共线多功能超快光谱仪BIGFOOT

MONSTR Sense Technologies是由密歇根大学研究人员成立的科研设备制造公司。该公司致力于研发为半导体研究应用而优化的超快光谱仪和显微镜，突破性的技术可将光学器件和射频电子器件耦合在一起，以稳健的方式测量具有干涉精度的光学信号，真正实现一套设备、一束激光、多种功能。

图1. 全共线多功能超快光谱仪BIGFOOT

全共线多功能超快光谱仪BIGFOOT不仅兼具共振和非共振超快光谱探测，还可以兼容瞬态吸收光谱（Transient absorption (TAS)）、相干拉曼光谱(Coherent Raman Spectroscopy (CRS))、多维相干光谱探测(Multidimensional Coherent Spectroscopy (MDCS))。开创性的全共线光路设计，使其可以与该公司研发的高精度激光扫描显微镜（NESSIE）联用，实现超高分辨超快光谱显微成像。全共线多功能超快光谱仪的开发也充分考虑了用户的使用体验，系统软件可自动调控参数，光路自动对齐、无需校正等特点都使得它简单易用。

全共线多功能超快光谱仪BIGFOOT主要技术参数：

若您对设备有任何问题，欢迎扫码咨询！

高精度激光扫描显微镜NESSIE

MONSTR Sense Technologies的高精度激光扫描显微镜NESSIE可用入射激光快速扫描样品，在几秒钟内就能获得高光谱图像。该设备可适配不同高度的样品台和低温光学恒温器，物镜高度最多可变化5英寸，大样品尺寸同样适用。NESSIE显微镜是具有独立功能，可以与几乎任何基于激光测量与高分辨率成像的设备集成在一起，也非常适合与该公司研发的全共线多功能超快光谱仪集成。

图2. 高精度激光扫描显微镜NESSIE

高精度激光扫描显微镜-NESSIE的输入信号为单个激光光束，输出信号为样品探测点收集的单个反向传播光束，这样的光路设计确保了反传播信号在扫描图像时不会相对于输入光束漂移，因而非常适用于激光的实验中的成像显微镜系统。

图3. 使用NESSIE在室温下测量的GaAs量子阱的图像。a） 用相机测量的白光图像。b） 用调谐到GaAs带隙的80MHz激光器（5mW激光输出）进行激光扫描线性反射率测量。c） 同时测量的激光扫描四波混频图像揭示了影响GaAs层的亚表面缺陷

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BIGFOOT+NESSIE应用案例：

01高精度激光扫描显微镜用于材料表征

美国密歇根大学课题组通过使用基于非线性四波混频（FWM）技术的多维相干光谱MDCS测量先进材料的非线性响应，利用激子退相和激子寿命来评估先进材料的质量。课题组使用通过化学气相沉积生长的WSe2单分子层作为一个典型的例子来证明这些功能。研究表明，提取材料参数，如FWM强度、去相时间、激发态寿命和暗/局部态分布，比目前普遍的技术，包括白光显微镜和线性微反射光谱学，可以更准确地评估样品的质量。在室温下实时使用超快非线性成像具有对先进材料和其他材料的快速原位样品表征的潜力。

图4.  (a)通过拟合时域单指数衰减得到的样本的去相时间图，在图(a)中用三角形标记的选定样本点处的FWM振幅去相曲线

【参考】Eric Martin, et al; Rapid multiplex ultrafast nonlinear microscopy for material characterization. Optics Express 30, 45008 (2022).

02二维材料中激子相互作用和耦合的成像研究

过渡金属二卤代化合物（TMDs）是量子信息科学和相关器件领域非常有潜力的材料。在TMD单分子层中，去相时间和非均匀性是任何量子信息应用的关键参数。在TMD异质结构中，耦合强度和层间激子寿命也是值得关注的参数。通常，TMD材料研究中的许多演示只能在样本上的特定点实现，这对应用的可拓展性提出了挑战。美国密歇根大学课题组使用了多维相干成像光谱（Multi-dimensional coherent spectroscopy, 简称MDCS），阐明了MoSe2单分子层的基础物理性质——包括去相、不均匀性和应变，并确定了量子信息的应用前景。此外，课题组将同样的技术应用于MoSe2/WSe2异质结构研究。尽管存在显著的应变和电介质环境变化，但相干和非相干耦合和层间激子寿命在整个样品中大多是稳健的。

图5. （a）hBN封装的MoSe2/WSe2异质结构的白光图像。（b）MoSe2/WSe2异质结构在图（a）中的标记的三个不同样本点处的低功率低温MDCS光谱。（c）图（b）中所示的四个峰值的FWM(Four-Wave Mixing)四波混频积分图。（d）MoSe2/WSe2异质结构上的MoSe2共振能量图。（e）MoSe2/WSe2异质结构的WSe2共振能量图。（f）所有采样点的MoSe2共振能量与WSe2共振能量

【参考】Eric Martin, et al; Imaging dynamic exciton interactions and coupling in transition metal dichalcogenides, J. Chem. Phys. 156, 214704 (2022)

03掺杂MoSe2单层中吸引和排斥极化子的量子动力学研究

当可移动的杂质被引入并耦合到费米海时，就形成了被称为费米极化子的新准粒子。费米极化子问题有两个有趣但截然不同的机制：(i)吸引极化子（AP）分支与配对现象有关，跨越从BCS超流到分子的玻色-爱因斯坦凝聚；（ii）排斥分支（RP），这是斯通纳流动铁磁性的物理基础。二维系统中的费米极化子的研究中，许多关于其性质的问题和争论仍然存在。美国德克萨斯大学奥斯汀分校李晓勤教授课题组使用了Monstr Sense公司的全共线多功能超快光谱仪BIGFOOT研究了掺杂的MoSe2单分子层。课题组发现观测到的AP-RP能量分裂和吸引极化子的量子动力学与极化子理论的预测一致。随着掺杂密度的增加，吸引极化子的量子退相保持不变，表明准粒子稳定，而排斥极化子的退相率几乎呈二次增长。费米极化子的动力学研究对于理解导致其形成的配对和磁不稳定性至关重要。

图6. 单层MoSe2在不同栅极电压下的单量子重相位振幅谱

【参考】Di HUANG, et al; Quantum Dynamics of Attractive and Repulsive Polarons in a Doped MoSe2 Monolayer, PHYSICAL REVIEW X 13, 011029 (2023)

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2016年5月3日，Quantum DesignZG子公司从芬兰SPECIM公司引进的高光谱化学成像工作站（SisuCHEMA）在Quantum Design北京样机实验室成功安装并开始对外开放。Quantum Design此次建立的SisuCHEMA样机实验室，可对相关领域感兴趣的科学工作者提真机体验服务。欢迎广大学者拨打010-85120280，或者给specim@qd-china.com写信预约SisuCHEMA真机体验。

Quantum Design公司SisuCHEMA高光谱化学成像系统样机实验室

SPECIM是世界上Z早提供商用高光谱分光器的制造商，至今已有二十余年高光谱产品生产历史，产品多样，覆盖范围广泛，包含工业高光谱相机、实验室高光谱成像系统以及机载高光谱遥感系统，产品涵盖可见光到热红外全部波段，为用户提供Z全面的高光谱成像解决方案。

Quantum Design公司此次引进的SisuCHEMA高光谱化学成像系统，可以采集可见光至短波红外（400-2500nm）的全谱段光谱数据。SisuCHEMA采集的数据具有极高的光谱分辨率和空间分辨率，可以精确的分析样品化学成分的含量以及分布，广泛的应用于药品、食品、农业物料等众多领域化学成分的定性和定量分析。与此同时，SisuCHEMA采用推扫式（pushbroom）成像技术、线照明单元和激光对准装置等技术，使其具有高速成像、低照明热负荷以及数据jing准等优势。因此，SisuCHEMA应用范围涵盖实验室至工业实时检测，可以满足不同用户的需求，是广大客户的得力助手。

SisuCHEMA高光谱化学成像系统的典型应用

1、SisuCHEMA进行在线药品成分检测

2、SisuCHEMA进行农作物成分检测

3、SisuCHEMA进行甜甜圈成分检测

相关产品

SisuCHEMA高光谱化学工作站：http://www.instrument.com.cn/netshow/C160497.htm

SisuROCK 高光谱矿石成像工作站：http://www.instrument.com.cn/netshow/C160538.htm

?AISA 高光谱航空遥感成像系统：http://www.instrument.com.cn/netshow/C160539.htm

ArtScanner艺术品高光谱成像系统：http://www.instrument.com.cn/netshow/C237971.htm

关于Quantum Design

Quantum Design是世界lingxian的科研设备制造商和仪器分销商，于1982年创建于美国加州圣迭戈。公司生产的 SQUID 磁学测量系统 (MPMS) 和材料综合物理性质测量系统 (PPMS) 已经成为世界公认的ding级测量平台，广泛的分布于世界上几乎所有材料、物理、化学、纳米等研究领域的实验室。2007年，Quantum Design并购了欧洲Z大的仪器分销商LOT公司，现已成为世界的科学仪器领域的跨国公司。目前公司拥有分布于英国、美国、法国、德国、巴西、印度，日本和ZG等地区的数十个分公司和办事处，业务遍及一百多个国家和地区。ZG地区是Quantum Design公司Z活跃的市场，公司在北京、上海和广州设有分公司或办事处。几十年来，公司与ZG的科研和教育领域的合作卓有成效，为ZG科研的进步提供了先进的设备以及高质量的服务。

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近来，尽管动力电池快充技术在快速发展，但充电时间，效率和寿命焦虑依然是全 球范围内使用电动车的主要焦虑。锂离子电池以高能量密度和长寿命成为电动车的主要能源。当前，有几种方式来控制快充条件下的电池健康状态。本文提出了充电协议的清晰分类，将快充协议分为功率管理协议，依赖于对电流，电压和电池温度控制的热管理协议，以及依赖于锂离子电池材料物理修饰和化学结构的材料层面的充电协议。并分析了每种快充协议的要求，优势和劣势。

Fig 1 电动汽车(EV)研究路线图

锂离子电池不同层级对快充的影响

材料-电极-电池层级对快充的影响

锂离子电池快充协议

快充协议的目的是降低充电时间，优化效率和循环寿命，降低充电损失。消除大倍率充电和深度放电所导致的活性物质损失，电极表面的SEI膜重整，内部温度变化和减小容量损失。

Fig 2 锂离子电池主要快充充电协议类型

Fig 3主要快充协议的优势及劣势

 恒电流恒电位充电协议

CC-CV 作为传统的充电协议，其示意图如Fig 4 所示，即恒电流充到指定电位后，在截止电压下持续恒压充电至电流降低为0.1C 或0.01 C。CC-CV的主要问题是充电时间较长，且CV恒压过程会导致电池内部发生化学反应。

Fig 4 恒电流-恒电位充电(CC-CV)示意图

多步恒电流(MCC) 充电协议种类

Fig 5 多步恒电流(MCC) 充电协议种类

(a) 充电电流多步变换

(b) 混合技术(HT) 

(c) 条件随机变化技术 (CRT)

(d) 多步恒电流超快充技术 (ML MCC-CV)

MCC充电协议是通过多步的变换的恒电流进行充电，作为目前最 具潜力的超快充技术，有利于缩短充电时间，同时降低电池的衰减和能量损失，并提高效率，降低产生的热，避免析锂和过充等，但是，MCC充电协议需要对电池内部的电路进行全面准确评估后才能有效进行开发。因此，MCC的开发需要直流和交流阻抗技术组合使用。

热管理协议

Fig 6 热管理协议

恒温-恒压充电协议示意图

热管理充电协议依赖于对环境温度和电池温度的控制，温度作为影响电池老化非常重要的因素, 一种新的快充协议基于恒温很恒压(CT-CV) 如Fig 所示。CTCV基于施加2C电流，然后电流指数衰减至1C ,当电压到达4.2V时，电流开始衰减至0.1C。为了维持温度恒定，采用PID进行温度控制。

脉冲电流充电协议(PCC)

Fig 7 脉冲充电电流示意图

Fig 8 脉冲电流充电协议

(a) 标准协议-固定占空比

(b) 标准协议-变化占空比

(c) 标准协议-衰减电流

(d) 标准协议高-低电流变化

(e) 不同的电压脉冲

PCC 协议依赖于控制负载的循环，频率和充电脉冲的幅值等，PCC有利于缩短充电时间，低温条件下加热电池，抑 制锂析出，增加功率转换，有利于消除浓差极化。缺点是控制器要求极其复杂，难度很高。

结论

经过以上分析，功率控制协议，由于充电时间短，发热量低，效率高，避免锂析出等优势，成为目前锂离子电池快充最 具潜力的方法之一，由于其波形的复杂性，对于温度的监测，析锂的有效评价等以及锂离子电池内部等效电路的全面分析，对于所使用的开发设备提出巨大挑战。多步电流法及脉冲电流快充协议，测试设备需要具备以下能力。

参考文献

1. A Review of Various Fast Charging Power and Thermal Protocols for Electric Vehicles Represented by Lithium-Ion Battery Systems,

Future Transp. 2022, 2, 281–299.https://doi.org/10.3390/

futuretransp2010015

2. Detection of Lithium Plating in Li-Ion Cell Anodes Using Realistic Automotive Fast-Charge Profiles, Batteries 2021, 7, 46

3. Fast Charging of Lithium-Ion Batteries: A Review of Materials Aspects, Adv. Energy Mater.2021, 11, 2101126, DOI: 10.1002/aenm.202101126